CN104541039B - 用于运行喷射阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种喷射阀具有喷嘴针，该喷嘴针在关闭位置中阻止对流体进行计量并且否则就开启对流体的计量。此外该喷射阀具有固体致动器，该固体致动器被设计用于，对喷嘴针产生作用并且对其位置产生影响。为了运行喷射阀，对于喷射过程来说，利用预先给定的采样频率来检测用于固体致动器的充电状态的特征参数的值（KG_W）。此外查明一种开始参考时刻（t_BEG），且查明一种结束参考时刻（t_END），更确切地说在时间上与运行阶段相关，在该运行阶段中该固体致动器通过在放电电阻中接收能量来放电到预先给定的参考状态。基于特征参数的值（KG_W），该值与该运行阶段的末端相关地被检测，并且基于预先给定的参考值（REF_W）来查明一种校正参考值（KOR_BW）。基于结束参考时刻（t_END）、开始参考时刻（t_BEG）和校正参考值（KOR_BW）来查明一种校正值曲线（KOR_VERL）。用于充电状态的特征参数的所检测的值（KG_W）基于校正值曲线（KOR_VERL）来测定。

Description

用于运行喷射阀的方法和装置

本发明涉及一种用于运行喷射阀的方法和装置，所述喷射阀特别是用于对于流体、更确切地说特别是燃料进行计量。

关于设置在机动车中的内燃机的许可的有害物质排放的日益严格的法律规定，需要实施若干能够降低有害物质排放的措施。为此出发点在于，降低在空气/燃料-混合物的燃烧过程期间所产生的有害物质排放。在这方面有利的是：极其精确地计量燃料。

此外，在这方面下述情况也是有利的：至少在确定的运行状态下实现了在一次工作循环期间的多次喷射。

本发明的目的在于，实现一种用于运行喷射阀的方法和装置，所述方法或装置能够通过喷射阀精确地计量流体。

所述目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的设计方案在从属权利要求中给出。

本发明的特征在于一种用于运行喷射阀的方法和装置，所述喷射阀具有喷嘴针，所述喷嘴针在关闭位置中阻止对流体进行计量，并且否则就开启对于流体的计量。此外该喷射阀具有固体致动器，所述固体致动器被设计用于，对所述喷嘴针产生作用并且对其位置产生影响。对于喷射过程来说实施下述步骤。

利用预先给定的采样频率来检测用于所述固体致动器的充电状态的特征参数的值。查明关于喷射过程的一种开始参考时刻。此外，查明一种结束参考时刻，更确切地说在时间上与运行阶段相关，在所述运行阶段中所述固体致动器通过在放电电阻中接收能量来放电到预先给定的参考状态。基于所述特征参数的值，所述值与所述运行阶段的末端相关地被检测，并且基于预先给定的参考值来查明一种校正参考值，在所述运行阶段中所述固体致动器放电到预先给定的参考状态。基于所述结束参考时刻、所述开始参考时刻和所述校正参考值来查明一种校正值曲线。用于所述充电状态的特征参数的所检测的值基于所述校正值曲线来校正。

在这方面，喷射过程可以理解为单独地计量流体。然而喷射过程还包括多个分喷射的级联，所述分喷射在内燃机的工作循环期间通过喷射阀来实施，也就是说在下述情况下实施：在各个分喷射之间不再占据（einnehmen）运行阶段，其中该固体致动器通过在放电电阻中接收能量来放电到预先给定的参考状态。

通过所述规定还可以在喷射过程中、特别是在较长的喷射过程中，特别简单且精确地补偿在那里出现的漂移误差，更确切地说特别是用于特征参数的值，所述值在每个喷射过程期间被检测。因此这能够提供具有高品质的值、即较小的测量误差。其作用是，在相应地进一步处理所述值时，例如为了查明表明特征的点，所述点代表了在喷射阀内部的预先给定的情况，能够特别精确地控制通过喷射阀的流体计量。

根据一种有利的设计方案，所述校正值曲线是线性的。以这种方式可以特别简单地查明所述校正值曲线。

下面借助于示意性的附图来详细地阐述本发明的实施例。附图示出了：

图1示出了具有控制装置的喷射阀，

图2示出了构造在所述控制装置中的一种硬件-积分器-线路布置，

图3示出了在运行所述喷射阀时的信号曲线，

图4示出了在运行所述喷射阀时的另一个信号曲线，和

图5示出了程序的流程图。

相同结构或功能的元件结合附图利用相同的附图标记来标注。

喷射阀具有喷射器壳体1（图1），所述喷射器壳体此外配备有转接板2、喷嘴体4和喷嘴夹紧螺母6。所述喷嘴夹紧螺母6使转接板2和喷嘴体4与喷射器壳体1耦联。原则上，所述转接板2和/或所述喷嘴体4还可以与所述喷射器壳体1整体地构成。

此外，所述喷射器壳体1具有流体入口8，所述流体入口液压地与流体输送部相耦合，所述流体输送部例如包括流体高压存储器。

在喷嘴体4的凹部10中设置一喷嘴针12。此外在所述喷嘴体4中形成了至少一个喷射孔14，所述喷射孔从凹部10开始向外穿过所述喷嘴体4。

此外，所述喷射阀包括一传递装置16，该传递装置包括一杆柄和/或一冲程转换结构，并且通过所述传递装置能使所述喷嘴针12与一固体致动器18机械地相耦合。

所述固体致动器18例如设计成压电致动器。然而所述固体致动器还能设计成任意其它类型的、对于本领域技术人员来说针对这种目的而已知的固体致动器、例如磁致伸缩致动器。

此外，设置一电接口20，通过所述电接口能使得所述喷射阀导电地与所述控制装置22相耦联。

所述控制装置22被设计用于：基于至少一个运行参量来产生至少一个调节信号，所述调节信号例如被设计用于操控所述喷射阀。运行参量在这个方面包括任意的测量参量或者还有由其所导出的参量。所述控制装置22还可以称为用于运行所述喷射阀的装置。

在所述喷嘴针12的关闭位置中，所述喷嘴针阻止了计量经由所述至少一个喷射孔14的流体。在喷嘴针12的关闭位置之外，即当所述喷嘴针在轴向方向上沿着所述喷射阀的纵轴线位于相对于其关闭位置在附图平面中向上改变的位置中时，所述喷嘴针使得对流体进行计量。为了实施流体计量，首先向所述固体致动器18输送电能，也就是说通过输送预先给定的电荷来实现。

这导致了，所述固体致动器18在轴向方向上延伸，并且这种延伸通过所述传递装置16传递到所述喷嘴针12上。因此，以这种方式将力施加到所述喷嘴针12上，所述力如此作用于所述喷嘴针12，使得在没有其它作用于所述喷嘴针的力的情况下，所述喷嘴针12从其关闭位置移出。此外，特别是复位弹簧的弹簧力、并且还有通过所述在凹部10中的流体的流体压力所引起的液压力作用于所述喷嘴针12上。因此与作用于所述喷嘴针的力的力平衡相关地，所述喷嘴针12从其关闭位置运动出来。然而为了移出所述喷嘴针还必须克服其惯性力，从而由此得出了所谓的电液延迟持续时间，直至所述喷嘴针12实际上从其关闭位置移出。

对于喷嘴针12的关闭过程来说—在此期间所述喷嘴针从在关闭位置之外的一个位置运动回到其关闭位置中，所述喷射阀能以不同的运行模式来运行。

各种不同的运行模式的特征在于，存在运行阶段的不同组合。在图3和4中示出了信号曲线，更确切的说是理想化了的信号曲线、所检测的电压U_AV，其施加在固体致动器18上。在第一运行阶段BP1中，所述固体致动器18放电到预先确定的部分电荷。在第二运行阶段BP2中，所述固体致动器18作为传感器运行。第二运行阶段BP2的运行持续时间特别是以下述方式预先给定，在所述运行持续时间期间达到喷嘴针的关闭位置。

在所述固体致动器18继续放电（更确切地说通过在放电电阻中接受能量来实现）到预先给定的参考状态的期间，实施第三运行阶段BP3。特别是所述固体致动器18在第三运行阶段BP3中放电到预先给定的参考电荷，其例如相应于完全或者几乎完全放电的固体致动器并且因此引起了在固体致动器18上例如0 V的电压降。然而由于所述固体致动器18的特性，必要时所述参考电荷可以采用一种偏离于中性值的值。

所述部分电荷例如如此预先给定，使得在所述固体致动器18上电压下降至约20V。所述运行阶段BP2例如能够以约80μs预先给定，并且所述运行阶段BP3例如以约100μs预先给定。

在第一并且还有第二运行阶段BP1、BP2中实施放电过程期间，被放出的电荷优选地中间存储在电容器中，以便在重新的充电过程时能重新输送给所述固体致动器18。

在第一运行模式中存在第一运行阶段BP1、第二运行阶段BP2和第三运行阶段BP3。所谓的主喷射经常在所述第一运行模式中实施。

与第一运行模式相反，在第二运行模式中实施所述第一运行阶段BP1以及随后所述第二运行阶段BP2，期间省略所述第三运行阶段BP3。以这种方式与所述第一运行模式BMI相比，降低了在两次连续地对于流体所进行的计量之间的最小可能的计量间隔。在所述第二运行模式BM2中，在所述固体致动器18中还保留了少量的剩余电荷。由于所述剩余电荷特别是缩短了电液的延迟持续时间。

所述喷射阀在图4中示出的信号曲线中例如在那里示出的首先第一两个分喷射和随后的主喷射时在第二运行模式BM2中运行，而所述喷射阀在还可称为再喷射的最后的分喷射中在所述第一运行模式BMI中运行。

在第三运行模式中实施第一运行阶段BP1，而省略了第二和第三运行阶段BP2、BP3。以这种方式进一步缩短了最小的计量间隔。在第三运行模式中，还省略了第二运行阶段BP2，并且从而还省略了：固体致动器18作为传感器运行而相应地探测所述喷嘴针12撞到其关闭位置上。

在这方面，在第三运行模式中在第一运行阶段BP1中所述固体致动器18还能放电到一种与第二和/或第三运行模式相比提高的部分电荷。这还有助于进一步地缩短所述电液的延迟持续时间。

硬件-积分器-线路布置（参见图3）优选构成在所述控制装置中。该硬件-积分器-线路布置特别是设计用于，检测流经所述固体致动器18的电流，更确切地说借助于分路电阻R_S和差分放大器26来进行。所述差分放大器26的输出信号被输送给积分器28，所述积分器可以借助于重置信号RES重置为中性值、其例如是零。

积分器28的输出信号被输送给A/D-转换器30，所述A/D-转换器被设计用于，模拟地/数字地转换所述施加在其上的输入信号。

A/D-转换器30的输出信号代表用于固体致动器18的充电状态的特征参数的值KG_W。在所述A/D-转换器30中的转换利用预先给定的采样频率实现。用于固体致动器18的充电状态的特征参数的值KG_W被输送给信号处理单元32。所述信号处理单元包括一种偏移-补偿单元34，所述偏移-补偿单元被设计用于，基于特征参数的值KG_W来查明校正偏移信号并且将其输送给D/A-转换器36，所述D/A-转换器然后产生一种相应模拟的校正偏移信号I_OFFS_KOR，所述校正偏移信号被输送给差分放大器26用于偏移补偿。所述校正偏移信号I_OFFS_KOR分别在时间上与第三运行阶段BP3相关地、更确切的说优选在其末端重新被查明，并且随后作用于差分放大器26的输出信号，用于随后的喷射过程。所述模拟的校正偏移信号I_OFFS_KOR的品质（Güte）在很大程度上取决于所述D/A-转换器36的精确性。

所述重置信号RES特别是在时间上与各个喷射过程的开端相关地产生，更确切地说特别是在喷射过程的开端。喷射过程的开端不必表示对于流体进行计量的开端，而是更确切地说表示与对于所述固体致动器18的操控的开端的时间关联，用于输送电荷而使得对于所述流体的计量得以开始。因此，所述喷射过程的开端可以是对于所述固体致动器18进行操控的开端，以用于输送电荷而使得对于所述流体的计量得以开始。

用于运行所述喷射阀的程序被存储在控制装置22的存储器中，并且在运行所述喷射阀期间在控制装置的计算单元中进行处理，该计算单元例如可以包括微型处理器。所述程序（图5）在步骤Sl中开始，在所述步骤中必要时对于变量进行初始化。

在步骤S3中在相应的当前的喷射过程时查明一种开始参考时刻t_BEG。所述开始参考时刻t_BEG例如大致或者特别是精确地相应于在起动相应的喷射过程时对于喷射阀的操控的开端。对此相应的实例在图3和4的信号曲线中示出。

此外，一种结束参考时刻t_END在时间上与第三运行阶段BP3相关地被查明，更确切地说特别是对应于下述时刻：在该时刻所述相应的放电过程在第三运行阶段BP3中刚好结束。在相应的开始参考时刻t_BEG和相应的结束参考时刻t_END之间的持续时间如此在整个喷射过程上延伸，即例如，正如在图3中所示出的那样，经过一种所谓的主喷射。在根据图3的信号曲线中，还可以查明相应的开始时刻和参考时刻t_BEG、t_END，用于在那里示出的预喷射或者再喷射。

在图4中示出的信号曲线是分喷射的级联（Verkettung），并且因此在开始参考时刻t_BEG和结束参考时刻t_END之间的持续时间包括分喷射的整个持续时间，其中所述分喷射不仅可以是预喷射和再喷射，而且可以是主喷射。

在步骤S5中查明一种校正参考值KOR_BW，更确切地上说基于所述特征参数的值KG_W，所述值与第三运行阶段BP3的末端相关地被检测。该校正参考值特别是与所述结束参考时刻t_END相关地或者特别是大致与所述结束参考时刻t_END重合地被检测。此外，该校正参考值优选基于一种参考值REF_W来查明，所述参考值代表着一种仍然还保留的电荷量。所述电荷量例如可以固定地预先给定，并且例如通过实验或模拟来查明，和/或借助于电荷观察者动态地查明。所述电荷量原则上具有非常小的值、例如65 μΑs。

所述校正参考值KOR_BW特别是基于所述特征参数的值KG_W的差和所述参考值REF_W来查明，所述值KG_W与第三运行阶段BP3的末端相关地被检测。所述校正参考值例如可以直接地与所述差相应。

因此所述校正参考值KOR_BW如此表示整个偏移量，所述整个偏移量在一种相应的喷射过程期间产生。

在步骤S7中，校正值曲线KOR_VERL基于所述结束参考时刻t_END、所述开始参考时刻t_BEG和所述校正参考值KOR_BW来查明。在此，一种预先给定的函数、例如线性的或者还有以指数的方式近似于所述校正参考值KOR_BW的函数配属于所述校正值曲线。在线性函数的情况下，该斜度（Steigung）例如相应于由所述校正参考值KOR_BW和在所述结束参考时刻t_END与所述开始参考时刻t_BEG之间的差得出的商。

然后在步骤S9中，用于所述充电状态的特征参数的所检测的值KG_W基于所述校正值曲线KOR_VERL来校正。这一点在各个值KG_W与其在各个喷射过程中的位置的相应的时间配属中来实现。因此，例如在线性函数的情况下，在校正值曲线KOR_VERL中，用于进行校正的校正参考值KOR_BW的一半值对应于一种值KG_W，所述值精确地处于所述开始参考时刻t_BEG和所述结束参考时刻t_END之间的时间间隔的中心处。

然后，用于充电状态的特征参数的如此校正的值KG_W_COR特别是供其它程序使用，所述程序存储在所述控制装置22中并且在运行喷射阀期间进行处理，以便进一步地进行评估，更确切地说，例如鉴于对确定的表征点的识别，所述点例如能够代表所述喷嘴针12到其关闭位置中的碰撞。

该程序随后在步骤S1l中结束。优选重新调出所述程序用于每个喷射过程。

Claims (3)

1.用于运行一种喷射阀的方法，所述喷射阀具有：喷嘴针（12），所述喷嘴针在关闭位置中阻止对流体进行计量并且否则就开启对于流体的计量；以及固体致动器（18），所述固体致动器被设计用于，对所述喷嘴针（12）产生作用并且对其位置产生影响，

其特征在于，对于喷射过程来说，

-利用预先给定的采样频率来检测用于所述固体致动器（18）的充电状态的特征参数的值（KG_W），

-查明一种开始参考时刻（t_BEG），

-查明一种结束参考时刻（t_END），更确切地说在时间上与运行阶段相关，在所述运行阶段中所述固体致动器（18）通过在放电电阻中接收能量来放电到预先给定的参考状态，

-基于用于所述固体致动器（18）的充电状态的所述特征参数的值（KG_W），所述值与所述运行阶段的末端相关地被检测，并且基于预先给定的参考值（REF_W）来查明一种校正参考值（KOR_BW），

-基于所述结束参考时刻（t_END）、所述开始参考时刻（t_BEG）和所述校正参考值（KOR_BW）来查明一种校正值曲线（KOR_VERL），和

-用于所述充电状态的特征参数的所检测的值（KG_W）基于所述校正值曲线（KOR_VERL）来校正。

2.按权利要求1所述的方法，其中所述校正值曲线（KOR_VERL）是线性的。

3.用于运行一种喷射阀的装置，所述喷射阀具有：喷嘴针（12），所述喷嘴针在关闭位置中阻止对流体进行计量，并且否则开启对流体的计量；以及固体致动器（18），所述固体致动器被设计用于，对所述喷嘴针（12）产生作用，并且对其位置产生影响，

其特征在于，所述装置被设计用于，对于喷射过程来说，

-利用预先给定的采样频率来检测用于所述固体致动器（18）的充电状态的特征参数的值（KG_W），

-查明一种开始参考时刻（t_BEG），

-查明一种结束参考时刻（t_END），更确切地说在时间上与运行阶段相关，在所述运行阶段中，所述固体致动器（18）以预先给定的参考状态通过在放电电阻中接收能量来放电，

-基于用于所述固体致动器（18）的充电状态的所述特征参数的值（KG_W），所述值与所述运行阶段的末端相关地被查明，并且基于预先给定的参考值（REF_W）来查明一种校正参考值（KOR_BW），

-基于所述结束参考时刻（t_END）、所述开始参考时刻（t_BEG）和所述校正参考值（KOR_BW）来查明一种校正值曲线（KOR_VERL），并且

-用于所述充电状态的特征参数的所检测的值（KG_W）基于所述校正值曲线（KOR_VERL）来校正。